| Calorias (cal) | Eletrão-volts (eV) |
|---|---|
| 1 Caloria | 2.61144739675 × 1019 eV |
| 2 Calorias | 5.22289479351 × 1019 eV |
| 3 Calorias | 7.83434219026 × 1019 eV |
| 4 Calorias | 1.0445789587 × 1020 eV |
| 5 Calorias | 1.30572369838 × 1020 eV |
| 10 Calorias | 2.61144739675 × 1020 eV |
| 20 Calorias | 5.22289479351 × 1020 eV |
| 25 Calorias | 6.52861849189 × 1020 eV |
| 50 Calorias | 1.30572369838 × 1021 eV |
| 100 Calorias | 2.61144739675 × 1021 eV |
| Referência | Calorias (cal) | Eletrão-volts (eV) |
|---|---|---|
| One food calorie (kcal) | 1000 cal | 2.61145 × 1022 eV |
| An AA alkaline battery | 2390.06 cal | 6.24151 × 1022 eV |
| Daily adult food intake | 2000000 cal | 5.22289 × 1025 eV |
| One unit on an electricity bill | 860421 cal | 2.24694 × 1025 eV |
| A lightning strike | 239005736 cal | 6.24151 × 1027 eV |
A caloria é uma unidade de energia igual a 4,184 joules. O seu símbolo é cal. Foi originalmente definida como o calor necessário para elevar em um grau Celsius a temperatura de um grama de água, e não é uma unidade do SI, embora sobreviva quase em toda a parte onde se fala de alimentos e de calor.
A definição original era incómoda porque a resposta depende da temperatura de partida. A água precisa de um pouco mais de calor para passar de 14,5 a 15,5 graus do que de 19,5 a 20,5, pelo que existiram várias calorias rivais: a caloria de quinze graus, a caloria média e a caloria das tabelas internacionais do vapor, entre outras. A caloria termoquímica hoje usada define-se simplesmente como exatamente 4,184 joules, cortando por completo a ligação à água e acabando com a ambiguidade.
A confusão maior é de escala. A caloria impressa nas embalagens alimentares nos Estados Unidos não é de todo esta unidade mas a quilocaloria, mil vezes maior, por vezes distinguida por um C maiúsculo. Uma bolacha anunciada com sessenta calorias contém na realidade sessenta mil da unidade aqui descrita. A convenção está enraizada e dificilmente mudará, pelo que os números nutricionais e os físicos têm de se ler em registos diferentes.
A química conservou a caloria muito depois de a física ter seguido em frente. As entalpias de reação, as energias de ligação e os calores de formação foram tabelados em quilocalorias por mole durante quase todo o século XX, e a literatura antiga e alguns manuais americanos atuais ainda o fazem. O valor equivalente do SI em quilojoules por mole é maior por um fator de 4,184, e enganar-se sobre qual está em uso produz erros de aspeto plausível.
A ciência da nutrição usa-a porque o balanço energético humano calha ficar numa escala cómoda em quilocalorias, com uma necessidade diária de cerca de dois mil. Em joules o mesmo valor ronda os oito milhões e meio, o que é exato mas mais difícil de manejar mentalmente.
O ar condicionado e a refrigeração em alguns países ainda classificam a capacidade em quilocalorias por hora, e os poderes caloríficos dos combustíveis aparecem em calorias por grama nas tabelas técnicas antigas.
Uma caloria equivale exatamente a 4,184 joules, a 0,001 quilocalorias ou a cerca de 0,00116 watt-horas.
O eletrão-volt é uma unidade de energia igual ao trabalho realizado sobre um único eletrão que atravessa uma diferença de potencial de um volt. O seu símbolo é eV. Desde a redefinição do SI de 2019 tem um valor exato, 1,602176634 vezes dez elevado a menos dezanove joules, porque a carga elementar é agora uma constante definida.
Existe porque o joule é desesperadamente grande para o mundo atómico. Um único fotão visível transporta entre cerca de 1,6 e 3,3 eletrão-volts, e exprimi-lo em joules exige dezanove zeros iniciais. Trabalhar em eletrão-volts permite a um físico enunciar a energia de uma ligação química, de uma transição atómica ou de uma colisão subatómica como um número entre um e uns poucos, que é o que uma unidade deve fazer.
A escala organiza disciplinas inteiras. A química vive a alguns eletrão-volts, a energia das ligações e dos fotões visíveis e ultravioleta que as quebram. Os raios X ocupam os quilo-eletrão-volts. A física nuclear trabalha em mega-eletrão-volts, a escala das energias de ligação e do decaimento radioativo. A física de partículas usa giga-eletrão-volts, onde a massa em repouso do protão é 0,938, e tera-eletrão-volts no Grande Colisionador de Hadrões, cujos protões levam 6,8 cada um.
A massa indica-se na mesma unidade através da relação massa-energia. A massa em repouso de uma partícula dá-se em eletrão-volts divididos pelo quadrado da velocidade da luz, e os físicos costumam suprimir o divisor e dizer simplesmente que o eletrão são 511 quilo-eletrão-volts. O bosão de Higgs são 125 giga-eletrão-volts pela mesma convenção.
A engenharia de semicondutores depende dela. O hiato de banda que determina o comportamento elétrico e ótico de um material é uma energia em eletrão-volts: cerca de 1,1 para o silício, 3,4 para o nitreto de gálio, e esse único número decide se um dispositivo é uma célula solar, um transístor ou um díodo emissor de luz azul.
A astronomia herda a convenção para os fotões de alta energia, pelo que os telescópios de raios gama comunicam observações em giga-eletrão-volts e tera-eletrão-volts em vez de comprimentos de onda.
Os aceleradores de partículas recebem o nome das energias que alcançam, e por isso os seus nomes seguem os prefixos. A máquina de Cockcroft e Walton que dividiu um núcleo pela primeira vez em 1932 trabalhava a algumas centenas de quiloeletrão-volts; o Bevatrão dos anos cinquenta chegou aos milhares de milhões e achou o antiprotão; e o Grande Colisor de Hadrões leva os protões a 6,8 teraeletrão-volts cada um. Os raios cósmicos põem tudo isto em perspetiva ao chegarem com energias até 10 elevado a vinte eletrão-volts, dezenas de milhões de vezes mais do que qualquer máquina pode produzir, embora apenas um punhado de tais partículas atinja a Terra num século por quilómetro quadrado.
Um eletrão-volt equivale a cerca de 1,602 vezes dez elevado a menos dezanove joules, ou aproximadamente 3,83 vezes dez elevado a menos vinte calorias.